Tasseled Cap 변환(계절의 순환에 따른 식생 반사특성지수)

 

1. Tasseled Cap 변환 정의

 

Tasseled Cap 변환은 2차원의 히스토그램으로 산점도를 그렸을 때 화소들의 군집이 모자(Cap)와 같은 모양으로 Tasseled Cap 변환이라고 부른다. Tasseled Cap 변환은 다중 분광 영상의 자료로 이루어지는 특징 공간에서 토양과 녹색 식물의 반사 특성이 나타내는 축을 구하는 방법으로서 식생지수 중에서 중요한 개념으로 다루어진다. Tasseled Cap 변환은 계절의 순환에 따른 식생의 반사 특성을 설명하기 위해 도입된 개념으로 공간 상에서 모든 밴드의 영상 자료를 플로팅 한 후 명암도(Brightness), 녹색도(Greenness), 습도 (Wetness)의 세 축으로 변환하는 방법이다. Brightness와 greenness공간에서는 식생 패턴을 추적하거나 토양을 해석할 수 있는 기본적인 정보를 알 수 있고 Wetness에 정보로부터 식생활력도나 토양수분에 대한 정보를 정성적으로 알 수 있다.

 

 

2. Tasseled Cap 변환 계수의 특징

Tasseled Cap 변환의 선형 방정식에 사용되는 Tasseled Cap 계수는 센서별로 다르므로 각 센서 시스템별로에 대해 도출되었습니다.

 

1) Landsat MutiSpectral Scanner

최초로 개발된 TCT는 Landsat MutiSpectral Scanner (Kauth and Thomas, 1976) 자료로 부터 개발되었다. Landsat MSS의TCT는 Brightness, Greenness, Yellowness의 정보를 나타낸다.

 

 

 

Kauth 와 Thomas(1976)는 4개의 Band로 구성 된 Landsat MSS 자료공간을 직교 변환하여 새로운 3차원의 피처공간을 생성하였으며, 이를 Tasseled cap 변환 또는 Kauth-Thomas 변환이라고 불렀다. 3차원의 피쳐공간은 3개의 축으로 구성되어 있 으며, 각각의 지수가 나타내는 바를 그 축의 이름으로 사용하였다. 세 개의 축은 토양명도(B), 녹색식생지수(G), 황색성분(Y)으로 구성되어 있다.

 

토양명도(B) = 0.332MSS1 + 0.603MSS2 + 0.675MSS3 + 0.262MSS4

녹색식생지수(G) = 0.0283MSS1 - 0.660MSS2 + 0.557MSS3 + 0.388MSS4

황색성분(Y) = -0.899MSS1 + 0.428MSS2 + 0.076MSS3 - 0.041MSS4

 

2) Landsat Thematic Mapper

Crist와 Cicone(1984)은 그의 연구에서 세 번째 성분이 수분상태를 포함한 토양의 특성과 관련되었다는 사실을 규명하기 위해 7개의 Band로 구성된 TM영상의 중적외선 Band를 이용하여 토양에 대한 중요한 정보를 추출하였다.

Landsat TM 자료의 7개의 Band를 가지고 변형한 것을 응용한 것으로 Tasseled-Cap 변 형을 통해 토양명도(SBI: Soil-Brightness Index),

녹색식생(GVI: Green Vegetation Index), 토양습도(NWI: None-Such Wetness) 산출하였다.

 

1) 토양밝기지수(SBI) : 나지

SBI = 0.33183TM1+0.33121TM2+0.55177TM3+0.42514TM4+0.48087TM5+0.25252TM7

2) 녹생식생지수(GVI) : Canopy Closure율, 생물량

GVI = -0.24717TM1-0.16263TM2-0.40639TM3+0.85468TM4+0.05493TM5-0.11749TM7

3) 반 수분지수(NWI)

NWI = 0.13929TM1+0.22790TM2+0.40395TM3+0.25178TM4-0.70133TM5-0.45732TM7

(Kauth and Thomas, 1984)

 

GVI 를 통해 계절적 식생상태의 변화와 경작지의 경작 유무, NWI 를 통해서 관심있는 지역의 수분 함유 정도, SBI 를 통해서 지표면 토양 종류 등을 파악하는데 활용 가능하다.